Classification of occupancies and commodities

Transcriptie

1 Classification of occupancies and commodities A critical consideration in fire sprinkler system design Koen Van Herpe MSc Fire Safety Engineer VK_Engineering

2 Doeltreffendheid sprinklerinstallatie Sprinkler system needs to match warehouse storage parameters and commodity fire hazard Ontwerpparameters sprinklerinstallatie = F( ) Brandlast (commodity) Functionaliteit (occupancies) gebouw & stockage kenmerken (opslagvorm/hoogte) Invloed op brandgedrag commodity Waarom zo belangrijk? Keuze van type sprinklersysteem Keuze van type sprinkler Densiteit en sproeivlak / startdruk Minimale werkingsduur Dimensionering: Leidingen Capaciteit waterreservoir Debiet en druk pompunits Gebouw constructie / hoogte Layout rekken 2

3 Commodity? = Commodity 3

4 Commodity? 4

5 Bepalen van commodity fire hazard Controle: 1. Specifieke productkenmerken I. Heat of combustion : I. Heat release rate : II. 2. => Flame spread rate Verpakking I. Intern en externe verpakkingscomponenten Extern: bepalend tijdens eerste fase brandontwikkeling Classificatie (hazard) hoger / lager? II. Type pallet I. Hout / plastic (versterkte uitvoering) Classificatie (hazard) hoger? 5

6 HRR / RHR : Rate of heat release!!! 6

7 HRR / RHR : Rate of heat release!!! Non-sprinklered Sprinklered 7

8 Commodity classification : Overview Group material FM Global EN12845 / CEA Noncombustible - Class I Essentially non-combustible products in corrugated cartons on combustible pallets. Class 1 Categorie I Class II Class I products in slatted wooden crates, solid wooden boxes or multiple thickness paperboard cartons with or without pallets. Class 2 Categorie II Class III Wood, paper, natural fiber cloth or Group C plastics with or without pallets. May contain a limited amount (5% by weight or volume or less) of Group A or Group B plastics. Class 3 Categorie III Class IV Class I, II or III commodities in corrugated cartons with appreciable amounts (5-15% by weight, or 525% by volume) of Group A plastics. Class 4 Categorie IV Cartoned Unexpanded Group A Plastics (CUP) Cartoned Unexpanded Plastic (CUP) - Plastics NFPA 13 Uncartoned Unexpanded Group A Plastics (UUP) Cartoned expanded plastics (CEP) Cartoned expanded Group A plastics (CEP) Uncartoned Unexpanded Plastics (UUP) Material factor + - Storage configuration Uncartoned Expanded Group A Plastics (UEP) Uncartoned Expanded Plastics (UEP) -

9 Commodity classification : Overview 9

10 Commodity classification : Overview Class II Cartoned Unexpanded Plastic Class III Cartoned, Expanded Plastic Class IV Exposed, Expanded Plastic

11 Commodity classification : Overview NFPA 13 EN

12 Commodity classification by testing Realiteit Referentie Theorie Testen

13 Commodity classification by testing Gestandaardiseerde testmethode Beoordeling van de mogelijkheid tot blussing met water Verbranden van goederen met gestandaardiseerde bluswaterhoeveelheden Bepalen van de Heat Release rate (HRR) bij diverse bluswaterhoeveelheden Resultaten worden vergeleken met gekende commodities Beoordeling / rangschikken van het risico!!! Geen ontwerpcriteria voor sprinklerinstallatie 13

14 Test configuratie Opstelling : 4 pallets commodities : 2 x 2 hoog configuratie Afstand top goederen nozzles = 300 mm Nozzle matrix : 6 nozzles /rij x 4 rijen -> 4,86 m² sproeioppervlak per nozzle Sproeidichtheid -> vb: 49l/min / 4,86 m² = 10 l/min.m² = 10 mm/min 14

15 Test configuratie Onsteking van goederen: 2 gestandaardiseerde onstekingsbronnen Kubus : 60 mm x 60 mm x 75 mm Glasvezel isolatieplaat Gedrenkt in 120 ml heptaan -> verpakt in polyethyleen plastic zak 15

16 Test procedure Activatie nozzles (start blussing): Pas nadat brand een convectieve heat release rate van 2 MW bereikt heeft FM : pas nadat activeringstijd van sprinkler (141 C RTI 500) is bereikt Bovenste laag goederen betrokken bij brand Goederen worden getest met 3 # water densiteiten (gekozen uit onderstaande tabel) Uitzondering voor bepaalde type goederen : Free burn test + 2 testen met bluswater 16

17 Classificatie principe Level of Hazard bepaald door 4 parameters: V1= Maximaal gemiddelde gedurende één minuut van de totale warmteafgiftesnelheid. V2 = Maximaal gemiddelde gedurende één minuut van de convectie warmteafgiftesnelheid. V3 = Effectieve convectiewarmte afgiftesnelheid, gedefinieerd als de gemiddelde convectieve warmte afgiftesnelheid gemeten over de vijf minuten van de meest intense brand. V4 = Convectieve energie; de totale convectieve energie gemeten over de tien minuten van de meest ernstige verbranding. 17

18 Classificatie principe Classificatie tabellen: De parameters V1,V2,V3,V4 worden voor de verschillende bluswaterdensiteiten zowel in tabellen als grafisch weergegeven. Elke waarde correleert met een rang gaande van 0,25 tot 4,5. Free burn test 18

19 Classificatie principe Classificatie tabellen: Sproeidichtheid (densiteit) = 2,5 mm/min of 2,5 l/min.m² Sproeidichtheid (densiteit) = 5 mm/min of 5 l/min.m² Sproeidichtheid (densiteit) = 7,5 mm/min of 7,5 l/min.m² 19

20 Classificatie principe Classificatie grafieken: 20

21 Commodity classification fire test analysis Per densiteit wordt er van de rank value een rekenkundig gemiddelde berekend Mean unit rank. De Mean total rank is het rekenkundig gemiddelde van all mean unit ranks. Op basis van de mean total rank wordt een product onderveeld in de 4 categoriën Bijkomende criteria : Als er een mean unit rank waarde is die 1,00 rank waarde groter is dan de mean total rank dan dienen de goederen volgens de waarde van de mean unit rank ingedeeld worden. Indien één of meerdere individuele rank waarden groter zijn dan 4,5 dan dienen de goederen behandeld te worden als special hazard. Onderstaande tabel: Indeling van goederen in ca.i-iv op basis van mean total rank waarde Mean total rank Classification of commodity Less than 1,0 Category I Equal to or greater than 1,0 but less than 2,0 Category II Equal to or greater than 2,0 but less than 3,0 Category III Equal to or greater than 3,0 but less than 4,0 Category IV Equal to or greater than 4,0 Special hazard 21

22 Commodity classification : cases Plastic bekers + verpakt in kartonnen dozen met tussenschot 22

23 Commodity classification : cases Plastic bekers + verpakt in kartonnen dozen met tussenschot Mean total rank Classification of commodity Less than 1,0 Category I Equal to or greater than 1,0 but less than 2,0 Category II Equal to or greater than 2,0 but less than 3,0 Category III Equal to or greater than 3,0 but less than 4,0 Category IV Equal to or greater than 4,0 Special hazard 23

24 Commodity classification : class III commodity 24

25 Commodity classification : Exposed expanded plastic 25

26 Belang goede classificatie Gevaar bij verkeerde classificatie perfect werkende installatie die brandhaard niet kan controleren en of blussen => uitslaande brand 26

27 Commodity classification :!!! Resultaat: Commodity class houten pallet+plastic pallet = Commodity class houten pallet+ii 27

28 Commodity classification : Electric Shaver kits Classificatie van deze producten? 28

29 Commodity classification : Electric Shaver kits 29

30 Commodity classification : Electric Shaver kits Test results : Electric Shaver Kits 7000 Convective HRR - Group A Convective HRR - Shavers 6000 Convective HRR - Alcohol Refills Heat Release (kw) 5000 Terminate Results Time (sec) Fire hazard Electric shaver kits < dan cartoned, unexpanded Group A plastic 30

31 Commodity classification : Electric Shaver kits 31

32 Warehouse storage parameters Wijze van opslag De stapelhoogte van de goederen Beïnvloeden brandgedrag

33 Warehouse storage parameters 1. Opslag methode : ST1: Stapelbare opslag (vrijstaand of in blokken) ST2: Stapelbare post- of boxpallets (één enkele rij) ST3: Stapelbare post- of boxpallets (meervoudige rijen) ST4: Pallet stellingen ST5: Stellingen met geheel of gedeeltelijk gesloten legborden (breedte < 1m) ST 6: Stellingen met geheel of gedeeltelijk gesloten legborden (breedte >1m & < 6m) 33

34 Warehouse storage parameters Opslag methode : ST1 stapelbare opslag (vrijstaand of in blokken) Oppervlaktebrand Diepzittende branden moeilijk te bereiken door sprinklers 34

35 Warehouse storage parameters Opslag methode : ST2 : Stapelbare post- of boxpallets (één enkele rij) Brandhaard moeilijk te bereiken door bluswater Minimale afstand tussen rijen = 2,5 m -> brandoverslag te voorkomen 35

36 Warehouse storage parameters Opslag methode : ST3 : Stapelbare post- of boxpallets (meerdere rijen) Brandhaard moeilijk te bereiken door bluswater Schoorsteeneffect : entrainment van lucht 36

37 Warehouse storage parameters Opslag methode : ST4 : Pallet stellingen Brandhaard beter te bereiken door reksprinklers -> reductie van densiteit daknet 37

38 Warehouse storage parameters Opslag methode : ST5 : Stellingen met geheel of gedeeltelijk gesloten legborden (breedte < 1m) Brandhaard zeer moeilijk te bereiken -> principe berust op controle van brandhaard 38

39 Warehouse storage parameters Opslag methode : ST6 : Stellingen met geheel of gedeeltelijk gesloten legborden (breedte > 1m & < 6m) Tussensprinklers onder niveau zijn noodzakelijk -> controle van brandhaar is anders niet mogelijk 39

40 Warehouse storage parameters De stapelhoogte De opslaghoogte is een van de meest invloedrijke factoren in het ontwerp van de sprinklerinstallatie,ongeacht de wijze van opslag. Reden : De totale vrijkomende warmte neemt toe met de hoogte HRR (warmte-afgiftesnelheid ) neemt toe met de hoogte Schoorsteen effect (rook) neemt toe met de hoogte Afscherming van de goederen t.o.v. waterafgifte sprinkler neemt toe met de hoogte Bescherming door water run-down kan verminderen met de hoogte 40

41 Occupancy classification (EN12845 & CEA 4001) TYPE OF OCCUPANCY Commercial and industrial Non industrial (where the amount and combustibility of the contents is low) For example, some areas of: Hospitals Hotels Libraries Museums Nursing homes Prisons etc Processing and handling mainly ordinary combustible materials unlikely to develop intensely burning fires in the initial stages Attics basements boiler rooms kitchens laundries storage spaces* workrooms Goods storage - with abnormal fire loads likely to produce exceptionally intense fires with a high rate of heat release Process hazards - extra hazardous, likely to develop rapidly and intensely burning fires Category of goods type and height of storage Classification Ordinary Hazard Group III, IV Classification Ordinary Hazard Group I,II,III,IV (OH1,OH2,OH3,OH4) Classification Light Hazard (LH) Classification High Hazard high piled storage Classification High Hazard process hazard HHP 1,2,3,4 Storage methods ST1 to ST6 *Storage may be High Hazard due to storage height/block size 41

42 Hazard class -> design criteria (EN12845 & CEA 4001) Ontwerpcriteria LH, OH, HHP: densiteit (sproeidichtheid ) + maximaal sproeivlak maximale stapelhoogte 42

43 Hazard class -> design criteria (EN12845 & CEA 4001) Ontwerpcriteria HHS: densiteit (sproeidichtheid ) maximaal sproeivlak Opslagmethode (ST1-ST6) Opgeslagen goederen (Categorie I,II,II,IV) (Gewenste) Opslaghoogte Vb.: Legbordstelling -> ST5 Categorie 3 goederen Opslaghoogte 1,8 m 43

44 Hazard class -> design criteria (EN12845 & CEA 4001) Max.sproeivlak / sprinkler max.sprinklerprojectering 44

45 Future Density/Area for each FH Fire Hazard Old designation Density mm/min Area wet (m²) Area dry (m²) FH1 LH/OH FH2 OH2/OH FH3 OH4/HHP1 7, FH4 HHP2/HHP3 12, Manufacturing occupancies and their associated Fire Hazard Class continued. Occupancy Description Mechanical Engineering -Sheet metal product factories -Metal working Or Assembling Plant -Electric and Electronics equipment factories - White Appliances factories - Circuit board manufacturing - Car workshops - Fire-lighter manufacture Special Consideration Water-based emulsion for grinding, drilling, cutting, stamping processes injection molding (plastics) for PP/PE/PS or similar plastics Use of plastic logistic aids (baskets, trays, boxes, pallet, etc..) Soldering process Paint application shops with water-based paint Electrostatic paint application Process where combustible liquids or cutting oils are used Printing works (metal foil) Paint application shops with solvent Plating processes Processes involving corrosive materials requiring plastic piping Processes using flammable liquids. Fire-lighter filling process. Fire Hazard FH2 FH3 FH4 45

46 Waarom review / update Classificatie? Product en verpakking wijzigen continue. Wijzigingen gedreven door: Beschikbaarheid van grondstoffen Prijzen van de grondstoffen Ontwerp product Verpakkingstechnologie Opslag faciliteiten veranderen steeds Eigenaar Opgeslagen goederen Opslagconfiguraties 46

47 Questions? Koen Van Herpe MSc Fire Safety Engineer +32(0)